A concep¸c˜ao do sistema Water Balance tem como base as caracter´ısticas que um sistema deve possuir para ser classificado como SAD, conforme Heinzle, Gauthier e Fialho (2017) e Laudon e Laudon (2001). O sistema ´e destinado a auxiliar os tomadores de decis˜ao no processo de balanceamento dos recursos h´ıdricos captados em situa¸c˜oes de conflitos, decorrentes de uma demanda superior `a disponibilidade h´ıdrica. A principal funcionalidade do sistema ´e o ranqueamento das outorgas, impactadas pela adi¸c˜ao de um novo usu´ario, para a cria¸c˜ao de um cen´ario com as outorgas balanceadas. O ranqueamento
´e feito utilizando crit´erios previamente definidos pelo gestor.
Segundo Heinzle, Gauthier e Fialho (2017), um SAD deve ter como objetivo forne-cer ao gestores subs´ıdios, ou instrumentos, que permitam uma melhor tomada de decis˜ao.
Subs´ıdios que podem ser: comparar, analisar, simular e apoiar a sele¸c˜ao de alternativas por meio da gera¸c˜ao de cen´arios envolvendo um n´umero significativo de vari´aveis relacio-nadas ao dom´ınio de aplica¸c˜ao. Para Laudon e Laudon (2001) estas funcionalidades s˜ao criadas atrav´es da combina¸c˜ao de dados com modelos anal´ıticos sofisticados. Apesar de outras categorias de sistemas serem capazes de auxiliar no processo de tomada de decis˜ao, os SADs, em espec´ıfico, formam uma classe de sistemas caracterizados por (LAUDON;
LAUDON, 2001, p. 27):
1. Oferecer aos usu´arios flexibilidade, adaptabilidade e respostas r´apidas;
2. Permitir aos usu´arios iniciar e controlar as entradas e sa´ıdas;
3. Operar com pouca ou nenhuma assistˆencia de programadores profissionais;
4. Oferecer suporte para decis˜oes e problemas para os quais as solu¸c˜oes n˜ao podem ser especificadas previamente;
5. Usar an´alises sofisticadas e ferramentas de modelagem;
Visando atender tais caracter´ısticas, o modelo anal´ıtico doWater Balance baseia-se na teoria de conjuntos fuzzy, em espec´ıfico no m´etodo de inferˆencia fuzzy de Mandani (MAMDANI, 1976). Conforme apresentado na se¸c˜ao 3.2, Oliveira e Zeilhofer (2017) demonstram a utiliza¸c˜ao da teoria de conjuntos fuzzy para redimensionar as vaz˜oes j´a outorgadas concedidas, permitindo que seja realizado a inclus˜ao de novos usu´arios, mesmo que a vaz˜ao outorgada de determinado trecho esteja perto de seu limite.
No trabalho de Oliveira e Zeilhofer (2017), o redimensionamento est´a condicionado a uma minimiza¸c˜ao dos impactos nos recursos h´ıdricos, sejam em quantidade dispon´ıvel ou qualidade da ´agua, em conjunto com a cria¸c˜ao de cen´arios que limitam a diminui¸c˜ao de direitos de outorgas j´a concedidos. Por outro lado, nossa abordagem se utiliza da premissa de que as outorgas em vigˆencia j´a est˜ao utilizando o m´ınimo de recursos h´ıdricos necess´arios para a execu¸c˜ao da atividade fim.
Neste cen´ario, onde a demanda ´e superior `a disponibilidade de outorgas que uti-lizam o m´ınimo de recursos necess´arios, o sistema avalia e ranqueia a situa¸c˜ao em que cada outorga se encontra. Desta forma, a deficiˆencia de disponibilidade h´ıdrica pode ser distribu´ıda a todos de forma proporcional a qualidade de sua outorga. Assim, usu´arios que possuam uma outorga bem definida e seguem corretamente as normativas dos ´org˜aos gestores sofrem uma redu¸c˜ao inferior `a aqueles que n˜ao as seguem.
Os m´odulos que comp˜oe o Water Balance se baseiam na estrutura padr˜ao de um SAD Braga, Barbosa e Nakayama (1998), se¸c˜ao 2.2. Sua estrutura completa pode ser visualizada na Figura 10. O m´odulo de usu´ario representa a interfaceweb do sistema, por onde o tomador de decis˜ao interagir´a com o sistema. Neste m´odulo o tomador de decis˜ao pode informar o trecho da bacia que necessita ser balanceado e visualizar o cen´ario de redu¸c˜ao proposto pelo sistema. Os dados informados s˜ao encaminhados ao subsistema de modelo, m´odulo que cont´em a estrutura convencional de um sistema fuzzy (LEONDES, 1997), conforme pode ser observado na Figura 11.
O subsistema de modelo realiza um pr´e-processamento das informa¸c˜oes e por con-sulta ao banco de dados identifica quais s˜ao as outorgas impactadas pelo trecho selecionado e as encaminha para a etapa de fuzzifica¸c˜ao. Cada outorga ´e avaliada individualmente pelos conjuntosfuzzy e, posteriormente, passam pela m´aquina de inferˆencia, que por meio das regras da base de conhecimento, define a avalia¸c˜ao geral de cada outorga. Como as informa¸c˜oes da avalia¸c˜ao ainda est˜ao na forma de conjuntosfuzzy, ´e realizada uma etapa de defuzzifica¸c˜ao, que estipula a nota final de cada outorga como o centroide dos conjuntos de avalia¸c˜ao ativados.
Com a nota de todas as outorgas definidas, o p´os-processamento a converte na vaz˜ao proporcional de redu¸c˜ao que deve ser implementada para que o trecho analisado se torne balanceado. A equa¸c˜ao 28 descreve o processo de corre¸c˜ao, onde a corresponde a avalia¸c˜ao da outorga analisada,ai ´e a avalia¸c˜ao obtida pelai-´esima outorga, Vm ´e a vaz˜ao m´axima outorg´avel no trecho alvo do balanceamento, e vi corresponde a vaz˜ao atribu´ıda
Fuzzificação
Figura 10 – Estrutura do sistema Water Balance.
nai-´esima outorga. Nota-se que a vaz˜ao de redu¸c˜ao, Vr, utiliza o inverso das avalia¸c˜oes, 1−a. Logo, conforme a nota de avalia¸c˜ao se aproxima de 1, a vaz˜ao de redu¸c˜ao ser´a proporcionalmente menor.
Por fim, tem-se o m´odulo de subsistema de dados, que consiste na base de dados e de conhecimento do sistema. Este ´e o subsistema respons´avel por realizar a consulta e processamento de informa¸c˜oes providas por bases de dados externas, al´em de armazenar os conjuntos e regrasfuzzy utilizados pela m´aquina de inferˆencia. Atualmente, as ´unicas bases de dados externas, das quais os dados s˜ao consultados s˜ao as bases dos sistemas SAD-Outorga e GAN.
Fuzzificação
Figura 11 –Estrutura convencional de um sistema fuzzy. Adaptado de Leondes (1997, pg. 63).